(57)【要約】【課題】  部品の経年変化、部品の周囲温度変動、電源電圧変動等が発生しても、メンテナンスフリーで温度測定精度を保つ温度測定装置を得ること目的としている。【解決手段】  本発明に係わる温度測定装置は、電圧値が既知の基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、基準抵抗部と、温度を抵抗値に変換する温度センサと、前記温度センサへ定電流を供給する定電流発生回路部と、前記温度センサから出力される電圧を増幅する増幅回路部と、前記増幅回路部の出力に基づき温度を演算する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記基準電圧発生回路からの基準電圧を前記増幅回路部で増幅することで前記増幅回路部の増幅変動量を測定し、前記基準抵抗部に前記定電流発生回路部の電流を流したときに発生する電圧から前記定電流発生回路部の電流変動量を測定することで、前記温度の演算を補正するものである。【選択図】        図１
2005147816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧値が既知の基準電圧を発生する基準電圧発生回路部と、
基準抵抗部と、
温度を抵抗値に変換する温度センサと、
前記温度センサへ定電流を供給する定電流発生回路部と、
前記温度センサから出力される電圧を増幅する増幅回路部と、
前記増幅回路部の出力に基づき温度を演算する信号処理部と、を備え、
前記信号処理部は、前記基準電圧発生回路部からの基準電圧を前記増幅回路部で増幅することで前記増幅回路部の増幅変動量を測定し、
前記基準抵抗部に前記定電流発生回路部の電流を流したときに発生する電圧から前記定電流発生回路部の電流変動量を測定し、
前記増幅変動量及び前記電流変動量を補正値として、前記温度を演算する温度測定装置。
【請求項２】
電圧値が既知の基準電圧を発生する基準電圧発生回路部と、
基準抵抗部と、
温度を抵抗値に変換する温度センサと、
前記温度センサへ定電流を供給する定電流発生回路部と、
前記温度センサから出力される電圧を増幅する増幅回路部と、
前記増幅回路部の出力に基づき温度を演算する信号処理部と、を備え、
前記信号処理部は、前記基準電圧発生回路部を前記増幅回路部に接続し、前記基準電圧発生回路部からの基準電圧を前記増幅回路部で増幅することで前記増幅回路部の増幅変動量を測定し、
前記基準抵抗部と前記低電流発生回路部とを前記増幅回路部に接続し、前記基準抵抗部に前記定電流発生回路部の電流を流したときに発生する電圧から前記定電流発生回路部の電流変動量を測定し、
前記増幅変動量及び前記電流変動量を補正値として、前記温度を演算する温度測定装置。
【請求項３】
前記基準電圧発生回路部を複数備える請求項１または請求項２に記載の温度測定装置。
【請求項４】
前記複数の基準電圧発生回路部は、各々出力電圧が異なり、前記増幅回路部の非線形特性に基づき前記温度の演算を補正する請求項３に記載の温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は航空宇宙分野や化学プラント等において温度を測定する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来の温度測定装置のブロック図である。図５において、１は温度測定対象部、２は温度測定対象部１に設置され温度測定対象部1の温度を計測する温度センサ、３は温度センサ２の温度−抵抗変化特性を利用して温度データを取得するために、温度センサ２へ定電流を供給する定電流発生回路部、４は定電流を供給された温度センサ２の温度変化にともなう電圧変化を受信・増幅する増幅回路部、５は増幅回路部４の出力電圧をアナログからディジタル値へ変換するA/D変換回路部、９は定電流発生回路部３の供給電流の変化量を算出するために具備されたＲrefの精密抵抗である基準抵抗部、６は温度センサ２への定電流発生回路部３からの電流供給入り切りを行う信号切替え部、6ａは信号切替え部６の内部に実装され、温度センサ２へ定電流を供給するための切替えスイッチ、６ｂは信号切替え部６の内部に実装され、温度センサ２の抵抗変化による発生電圧変化を読み取るために経路を切替える切替えスイッチ、６ｃは信号切替え部６の内部に実装され、基準抵抗部９へ定電流を供給するための切替えスイッチ、６ｄは信号切替え部６の内部に実装され、基準抵抗部９に発生する電圧を測定するために系を切替える切替えスイッチ、７はＡ／Ｄ変換回路部５でディジタル化されたバイナリデータを入力し処理する信号処理部、８は定電流発生回路部３と増幅回路部４とＡ／Ｄ変換回路部５と信号切替え部６と信号処理部７とで構成されたデータ処理部である。
【０００３】
従来の温度測定装置は上記のように構成されており、信号処理部７は、温度測定時の温度センサ２自身の発熱を押さえるために、一定周期で信号切替え部６内部の切替えスイッチ６ａと切替えスイッチ６ｂを同時にＯＮ／ＯＦＦしながら、定電流発生回路部３から温度センサ２への電流供給を行う。同時に増幅回路部４へ入力系統を導通させ、温度センサ２の温度変化にともなう抵抗値と定電流発生回路部３からの電流供給で得られた電圧変化を増幅回路部４により電圧増幅する。増幅した電圧をＡ／Ｄ変換回路部５にてディジタルデータへ変換する。変換されたディジタルデータは、信号処理部７でデータ処理される。また、切替えスイッチ６ｃと切替えスイッチ６ｄを同時にＯＮし、定電流発生回路部３からの電流供給で得られた基準抵抗部９に発生する電圧を測定し、定電流発生回路部３からの電流値の補正値を算出し、上記信号処理部７でデータ処理された温度センサ２の測定値を補正していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−６８６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の温度測定装置は、部品の経年変化や、熱環境の変化による各部品温度変動や、電源電圧変動等により発生した温度測定誤差に対して定電流発生回路部３で発生する誤差については基準抵抗部９の測定結果により自動補正できるが、増幅回路部４の電圧増幅率の変動及びＡ／Ｄ変換回路部７の変換誤差の変動については自動補正できず、校正によって温度測定精度を維持しなければならず、人工衛星等のメンテナンスができない機器では温度測定精度が劣化するという問題が発生していた。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、部品の経年変化、部品の周囲温度変動、電源電圧変動等が発生しても、メンテナンスフリーで温度測定精度を保つ温度測定装置を得ること目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係わる温度測定装置は、電圧値が既知の基準電圧を発生する基準電圧発生回路部と、基準抵抗部と、温度を抵抗値に変換する温度センサと、前記温度センサへ定電流を供給する定電流発生回路部と、前記温度センサから出力される電圧を増幅する増幅回路部と、前記増幅回路部の出力に基づき温度を演算する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、前記基準電圧発生回路部からの基準電圧を前記増幅回路部で増幅することで前記増幅回路部の増幅変動量を測定し、前記基準抵抗部に前記定電流発生回路部の電流を流したときに発生する電圧から前記定電流発生回路部の電流変動量を測定し、前記増幅変動量及び前記電流変動量を補正値として、前記温度を演算するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、部品の経年変化、部品の周囲温度変動、電源電圧変動等が発生しても、メンテナンスフリーで温度測定精度を保つ温度測定装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す温度測定装置の構成を示すブロック図である。図１において１〜８は従来の装置と同一のものである。１０は部品の周囲温度変動、電源電圧変化による定電流発生回路部３の出力電流変動がある状態でも基準電圧Ｖrefを出力するように構成された基準電圧発生回路部、６ｅは信号切替え部６の内部に実装され、基準電圧発生回路部１０へ電源を計測するために系を切替える切替えスイッチである。
【００１０】
上記のように構成された温度測定装置において、図１に示される基準電圧発生回路部１０からの基準電圧値を測定するために、信号処理部７が信号切替え部６を制御し、切替えスイッチ６ｅをＯＮ／ＯＦＦし、電圧モニタ経路を図１に示すＡの経路に切替える。基準電圧発生回路部１０からの基準電圧値を増幅回路部４にて増幅し、Ａ／Ｄ変換回路部５を介して信号処理部７が増幅回路部部４で増幅されＡ／Ｄ変換回路部５で変換されたデータをＶrefとして読み込む。予め試験時に測定して信号処理部７にメモリされた基準電圧回路発生部１０の基準電圧値Ｖrefoと基準増幅率Ａoを参照し、Ａ／Ｄ変換回路部５を含む増幅回路部４における増幅率の変動量ΔＡを数１により信号処理部７で算出する。
【００１１】
【数１】
2005147816.tif 000003
【００１２】
次に、切替えスイッチ６ｃと切替えスイッチ６dを同時にＯＮ／ＯＦＦし、定電流発生回路部３から出力される電流を図１に示すＢの系統に測定系を切替え、基準抵抗部９を構成する固定抵抗（Ｒrc）を用いて電流値を計測し、信号処理部７がデータをＶrcとして読込む。予め地上試験時に測定しておいた基準電圧値Ｖrco、定電流発生回路部３の基準電流値Irco、及び計測した電圧Ｖrcを参照し、電流値変動量ΔＩrcを数２及び数３から算出する。
【００１３】
【数２】
2005147816.tif 000004
【００１４】
【数３】
2005147816.tif 000005
【００１５】
最後に、信号処理部７は信号切替え部６を制御し、切替えスイッチ６ａと切替えスイッチ６ｂを同時にＯＮ／ＯＦＦし、図１に示すＣの系統に切替え、温度センサ２の電圧値Ｖsensを読込む。温度センサ２の０℃の基準抵抗値Ｒo、基準電圧増幅率Ａoとして、数４及び、数５より温度センサ２の０℃の基準抵抗値Ｒoからの抵抗変化量ΔＲを算出する。
【００１６】
【数４】
2005147816.tif 000006
【００１７】
【数５】
2005147816.tif 000007
【００１８】
上述の３段階の測定を行うことにより、Ａ／Ｄ変換回路部５において読み出せる電圧値から、部品の経年変化や、部品の周囲温度変動による特性変化や、電源電圧変化による定電流発生回路部３の出力電流変動及び増幅回路部４の増幅率の変動をキャンセルした状態で、０℃からの温度センサ２の抵抗値変化量ΔＲを算出し、基準抵抗値Ｒoに基準抵抗値Ｒoを加算して求めた値と温度センサ２の温度−抵抗特性を比較することより温度測定対象部1の温度を算出する。
【００１９】
以上のように、従来の温度測定装置において発生した部品の経年変化や、各部品温度変動や、電源電圧変動等による、増幅回路部４の電圧増幅率の変動、Ａ／Ｄ変換回路部５の変換誤差の及び、変動温度センサ２に供給する定電流値の変動が存在する場合においても、変動誤差をキャンセルした状態で温度センサ２により測定対象部の温度を測定できる。
【００２０】
実施の形態２．
図２はこの発明のはこの発明の実施の形態２を示す温度測定装置の構成を示すブロック図である。図１において１〜１０は従来の装置と同一のものである。１１は基準電圧と異なる電圧を精度良く発生する補正基準電圧発生部、６ｆは信号切替え部６の内部に実装され、補正基準電圧発生部１１の電圧を計測するために系を切替える切替えスイッチである。
【００２１】
上記のように構成された温度測定装置において、図２に示すとおり、信号処理部７は信号切替え部６を制御し、切替えスイッチ６eをＯＮ／OFFすることにより、基準電圧発生回路部１０の電圧を測定した結果は、増幅回路部４のオフセット変動量Ｖoffを考慮すると、数６として与えられる。
【００２２】
【数６】
2005147816.tif 000008
【００２３】
次に、信号処理部７は信号切替え部６を制御し、切替えスイッチ６ｆをON／OFFし、電圧モニタ経路を図２に示すＤの経路に切替え、補正基準電圧発生部１１の電圧を増幅回路部４及びＡ／Ｄ変換回路部５を介して、信号処理部７がデータをＶrefc として読込む。さらに、予め測定しておいた補正基準電圧発生部１１の基準電圧値Ｖrefcoより増幅率の変動量を数６により求め、補正基準電圧発生部１１による増幅回路部４における増幅率変動量をΔＡとして信号処理部７自身のメモリに記録する。Ｖrefcは増幅回路部４のオフセット変動量Ｖoffを含むので、数７の関係式が成立する。
【００２４】
【数７】
2005147816.tif 000009
【００２５】
数６及び数７の結果より、増幅率の変動量ΔＡは、数８により導き出される。
【００２６】
【数８】
2005147816.tif 000010
【００２７】
オフセット変動量Ｖoffは、増幅率の変動量ΔＡを用いて、数９により得られる。
【００２８】
【数９】
2005147816.tif 000011
【００２９】
次に実施の形態１で示す順序で、信号処理部７は信号切替え部６を制御し、電圧モニタ経路を図２に示すＢ、Ｃと順番に切替えて測定を実施する。信号処理部７は、記録された各電圧データを数１０に従い、温度センサ２の０℃の基準抵抗値Ｒoからの抵抗変化量ΔＲを算出する。
【００３０】
【数１０】
2005147816.tif 000012
【００３１】
上述の４段階の測定を行うことにより、部品の経年変化、部品の周囲温度変動による特性変化、電源電圧変化による定電流発生回路部３の出力電流変動、増幅回路部４の増幅率の変動量に加えて、増幅回路部４及びＡ／Ｄ変換回路部５のオフセット値の変動もキャンセルした状態で、０℃からの温度センサ２の抵抗値変化量ΔＲを算出し、温度センサ２の温度−抵抗特性より温度測定対象部1の温度を計測することとなる。
【００３２】
以上のように、実施の形態１で得られた効果に加え、増幅回路部のオフセット値の変動量をキャンセルして、校正源の温度測定データを得ることができ、測定精度の向上が得られる。
【００３３】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３を示す温度測定装置の構成を示すブロック図である。図３において１〜１１は従来の装置と同一のものである。１２-n（ｎは任意の自然数）は基準電圧と異なる電圧を精度良く複数個発生する非線形測定用基準電圧発生部、６ｇ-nは複数ある非線形測定用基準電圧発生部１２-n（ｎは任意の自然数）から電圧を計測するために系を切替える切替えスイッチである。
【００３４】
図４は、Ａ／Ｄ変換回路部５における測定電圧Ｖsensと増幅回路部４の増幅率の非線形性を示す図である。
【００３５】
上記のように構成された温度測定装置において、非線形測定用基準電圧発生部１２-nの電圧出力ＶrefonとそのＶrefon+1を測定した結果をＶrefn及びＶrefn+1とすると、各電圧の測定区間に増幅回路部４の増幅率ΔＡn及びオフセット変動量Ｖoffnは、数１１及び数１２として与えられる。なお、ｎは任意の自然数である。
【００３６】
【数１１】
2005147816.tif 000013
【００３７】
オフセット変動量Ｖoffnは増幅率の変動量ΔＡnが求められたことから、数９により求められる。
【００３８】
【数１２】
2005147816.tif 000014
【００３９】
信号処理部７は信号切替え部６を制御しながら、切替えスイッチ６ｇ-1から６ｇ-nを順次ＯＮ／ＯＦＦし、各々のΔＡn及びＶoffnを順次求め、非線形測定用基準電圧発生部１２-nの電圧出力値であるＶrefonとともに信号処理部７自身のメモリ内へデータベースとして格納する。次に、実施の形態１で示す順序で、信号処理部７は信号切替え部６を制御し、電圧モニタ経路を図３に示すＢ、Ｃと順番に切替えて、電流変動量ΔＩrc、温度センサ２について測定した電圧値Ｖsens、及び図４に示す測定電圧有効区間（Ｖrefon≦Ｖsens＜Ｖrefon+1）に対応付けて信号処理部７自身のメモリに登録されたΔＡn及びＶoffnより、数１３に従い温度センサ２の抵抗値変化量ΔＲを求める。
【００４０】
【数１３】
2005147816.tif 000015
【００４１】
上述の複数の測定を行うことにより、増幅回路部４の増幅率及びオフセット値の非線形性を補正した温度測定ができるため、実施の形態２で得られる計測精度をさらに向上させることができる。
【００４２】
つまり以上のように、実施の形態２で得られた効果に加え、増幅回路部の増幅率及びオフセット値の非線形な変動量を補正して、温度測定対象部1の温度測定データを得ることができ、実施の形態２より更なる測定精度の向上が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施の形態１による温度測定装置を示すブロック線図である。
【図２】この発明の実施の形態２による温度測定装置を示すブロック線図である。
【図３】この発明の実施の形態３による温度測定装置を示すブロック線図である。
【図４】この発明の実施の形態３による測定電圧と増幅回路部の増幅率及びオフセット値の非線形性を示す図である。
【図５】マイクロ波放射計における従来の温度測定装置の構成示すブロック線図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  測定対象部、２  温度センサ、３  定電流発生回路部、４  増幅回路部、５  Ａ／Ｄ変換回路部、６  信号切替え部、７  信号処理部、８  データ処理部、９  基準抵抗部、１０  基準電圧発生回路部、１１  補正基準電圧生部、１２  非線形測定用基準電圧発生部。
【図１】
2005147816.tif 000016
【図２】
2005147816.tif 000017
【図３】
2005147816.tif 000018
【図４】
2005147816.tif 000019
【図５】
2005147816.tif 000020